氮族(the Nitrogen group)是元素周期表上的第VA族(IUPAC第15族)，包括氮(N、nitrogen)、磷(P、phosphorus)、砷(As、arsenic)、锑(Sb、antimony)、 铋(Bi、bismuth)等。

• 中文名 氮族
• 外文名 the Nitrogen group
• 位置 元素周期表上的第VA族
• 包括 氮(N、nitrogen)、磷(P

基本介绍

　　氮族(the Nitrogen group)是元素周期表上的第VA族(IUPAC第15族)，位于碳族和氧族之间。具体内容及概况见下文。

内容

　　氮族元素包括氮(N、nitrogen)、磷(P、phosphorus)、砷(As、arsenic)、锑(Sb、antimony)、 铋(Bi、bismuth)和一种尚未确定的元素(Uup、ununpentium)。

特点

　　氮族的最根本的特征是其中所有元素的原子最外层都有5个电子--s亚层的2个电子和p亚层的3个未成对电子，因此它们在原子态时仍需3个电子才能充满其最外层。

　　氮族元素的常见氧化态有:-3、+3和+5。除此之外，磷还有-2和+1的氧化态，而氮的氧化态则从-3到+5都有。

命名来源

　　氮族元素亦可称为磷属元素(pnicogen、pnictogen)，其二元化合物被称作pnictide，但是这些术语都未经IUPAC批准。这些术语来源于希腊文πνίγειν(pnigein)，意思是"窒息"，是氮气的性质。

元素周期律

　　氮族作为主族，很好地体现了门捷列夫的元素周期律。

　　随着原子序数的增加，电子层数增加，原子半径增大，使得原子核对电子的引力减弱，电离势减小。宏观表现为，元素的金属性增强、非金属性减弱。

　　比如在气态氢化物中稳定性为NH3>PH3>AsH3，最高氧化态含氧酸的酸性为HNO3>H3PO4>H3AsO4。

　　Tip1: 量子之父鲍林建立了经典的电负性标度，其中N的电负性大于Cl。但是NCl3的水解却与该理论的结果相矛盾。你想知道其缘由吗?探究一下吧!

单质

　　氮的单质是氮气(N2)，磷的常见单质有白磷(P4)和红磷(-P4-)。其他的单质见"同素异形体"。

　　氮气常温下是气体，其余元素单质是固体。氮气是空气的重要组成部分，体积分数约为79%;白磷在空气中会自燃，有剧毒!(致死量0.1g，与氰化钾相同，但容易被忽视。)

　　氮的非金属性很强，但N2的氧化性却不强，是因为氮气分子中存在键能较高的N≡N三键的缘故。

　　Tip2: 白磷在热力学上不比红磷稳定，但它却在标准摩尔生成焓的计算中被规定为"最稳定的单质"，你想知道这里面的奥秘吗?探究一下吧!

氢化物

　　氮族元素的氢化物为XH3。除了NH3中H的氧化态为+1外，其他的氮族元素氢化物中H的氧化态都为-1(因为P、As的电负性小于H)。

　　氮族元素氢化物溶于水时常常水合，不仅不像氧族、卤素一样形成无氧酸溶液，反而生成弱碱。但是在液态时由于自偶电离XH3亦可成为酸。

　　由于存在孤对电子，氮族元素氢化物很容易因为X→H配位键形成XH4+离子，如铵离子(NH4+)、鏻离子(PH4+)、鉮离子(AsH4+)。

　　NH3学名氨气，是常见的碱性气体，在很多领域都有应用。比如其较高的汽化热常用于制冷剂，催化氧化反应间接制取硝酸等。

　　Tip3: 氨气刺鼻的气味往往让人谈"氨"色变，但是为什么在复方甘草合剂里竟然有"浓氨水"这一配料?氨水是否可以当作某些中毒的解药呢?探究一下吧!

　　磷化氢 PH3

　　又称:膦; 膦烷;

　　物理性质: 无色气体。纯时几乎无味,但工业品有腐鱼样臭味。分子式H3-P。分子量34。相对密度 1.17。熔点 -133℃。沸点 -87.7℃。自燃点 100~150℃。蒸气压 20 atm(-3℃)。微溶于水(20℃时,能溶解 0.26 体积磷化氢)。

　　化学性质: 磷化氢是一个比氨还要弱的多碱,它与识配的卤化氢作用可生成卤化磷,磷化氢是比氨还要强的还原剂,在空气中容易燃烧,与氧发生爆炸反应.与空气混合物爆炸下限 1.79%(26 g/m3)空气中含痕量P2H4可自燃; 浓度达到一定程度时可发生爆炸。能与氧气、卤素发生剧烈化合反应。通过灼热金属块生成磷化物,放出氢气。还能与铜、银、金及他们的盐类反应。 在约357°C下,磷化氢开始分解,生成磷和氢.磷化氢可与氯发生自发反应.

　　用途:可用于n-型半导体的掺杂剂,加加聚反应的引发剂,缩聚反应的催化剂,也可用于有机合成.

　　砷化氢

　　与NH3、PH3类似，砷能生成氢化物AsH3，砷化氢或称为胂，是一种无色、具有大蒜味的剧毒气体。熔点(156.1K) 沸点(210.5K) 都很低，是共价型分子。

　　应用:1.医学上鉴定砷的"马氏试砷法"的根据。检验方法是用Zn、盐酸和试样混在一起，将生成的气体导入热玻璃管，若试样中有砷的化合物存在，就会生成AsH3，因生成的AsH3在加热部位分解产生As，As积集而成亮黑色的"砷镜"(能检出0.007mgAs)。"砷镜"如果能用次氯酸钠溶液洗涤而溶解，则证明是砷:砷镜溶于NaClO，锑镜则不溶。

　　2.AsH3的标准电极电势 AsH3/As = -0.60v，是个很强的还原剂，能还原KMnO4、K2Cr2O7，甚至能把H2SO4和H2SO3还原。能分解重金属盐使重金属沉积出来。

　　附:氢化物性质比较图http://myweb.yzu.edu.cn/wjhx/yszs/As.file/new_pa13.gif

氧化物

　　氮族元素常见的氧化物有X2O3和X2O5。

　　N2O5、P2O5是酸性氧化物，As2O5、Sb2O5是两性氧化物，Bi2O5是碱性氧化物。

　　N2O俗称笑气;NO、NO2是硝酸工业的中间产物，属于大气的主要污染物，会导致光化学反应;P2O5(其实是P4O10)是常用的效率高的酸性干燥剂;As2O3有剧毒，俗称砒霜。

　　Tip4: 海鲜的皮中含有砷(VII)，是无毒的;但砷(III)是剧毒的。为什么虾不能与柑橘等富含维生素C的食物同食?你能用氧化还原反应的原理来解释吗?探究一下吧!

氢氧化物

　　HNO3硝酸，属于强酸;H3PO4磷酸，属于中强酸;H3AsO4砷酸和H[Sb(OH)6]或写作Sb(OH)5·H2O都是两性氢氧化物，而Bi(OH)3则是碱。

　　硝酸是国民工业"三大强酸"之一，是比较理想的氧化性酸和硝化剂;磷酸是可乐的成分;硝酸盐是常用氧化剂和氮肥;磷酸盐是常用磷肥;K[Sb(OH)6]是实验室中检验Na+的试剂;亚硝酸钠NaNO2在食品工业中作为腊肉、香肠的增色剂，会致癌;高铋酸盐是强氧化剂。

　　Tip5: 不同硝酸盐的受热分解形式是一个难点。它是怎样随着金属活动性顺序而变化的呢?又是否有例外呢?硝酸铵又是怎样分解的呢?探究一下吧!

有机物

　　氮和磷都是有机物中的常见原子。其中-NH2叫做氨基，-NO2叫做硝基。

　　含氮的氨基酸是蛋白质的组成部分，含氮、磷的核苷酸是核酸的组成部分，二者都是生物体所必需的元素，因此农业上常施氮肥和磷肥。

　　Tip6:在有机化学中看到了胺、脲、肟、膦等月字旁的物质就想到应有氮或磷元素。它们都有哪些经典的反应呢?磷在有机化学中又有什么其他的作用呢(比如催化)?探究一下吧!

其余相关数据

　　原子序数:

砷

　　氮:7

　　磷:15

　　砷:33

　　锑:51

　　铋:83

　　Uup:115

　　相对原子质量:

　　氮:14.00674

磷

　　磷:30.97376

　　砷:74.92159

　　锑:121.76

　　铋:208.9804

　　Uup:288

　　电子组态:

　　氮:[N]2s2_2p3

　　磷:[Ne]3s2_3p3

　　砷:[Ar]3d10_4s2_4p3

　　锑:[Kr]4d10_5s2_5p3

锑

　　铋:[Xe]4f14_5d10_6s2_6p3

　　Uup:[Rn]5f14_6d10_7s2_7p3

　　共价半径(nm):

　　氮:0.070

　　磷:0.110

　　砷:0.121

　　锑:0.141

铋

　　铋:0.152

　　电负性:

　　氮:3.05

　　磷:2.15

　　砷:2.00

　　锑:2.05

　　铋:1.9

　　电子亲合势(kJ/mol):

　　氮:7

　　磷:72

　　砷:78

　　锑:103.2

　　铋:91.2

　　第一电离势(kJ/mol):

　　氮:1402.3

　　磷:1011.8

　　砷:947.0

　　锑:834

　　铋:703

　　天然同位素:

　　磷31、砷75、铋209没有天然同位素。

　　氮有两种天然同位素，氮14(99.634%)和氮15(0.366%)。

　　锑有两种天然同位素，锑121(57.36%)和锑123(42.64%)。

　　同素异形体:

　　磷:白磷、红磷、紫磷、黑磷

　　砷:黄砷、黑砷、灰砷

　　锑:黄锑、黑锑、灰锑

　　Answer for the tips

　　1、2、3、4、5:见 张青莲等，《无机化学丛书》，科学出版社

　　4、6:见 邢其毅等，《基础有机化学》，高等教育出版社

　　氮族元素其他名称

　　阿拉伯语:مجموعة نيتروجين

　　加泰隆尼亚语:Grup del nitrogen

　　英语:Nitrogen group

　　世界语:Elemento de grupo 15

　　西班牙语:Elementos del grupo 15

　　法语:Pnictogène

　　意大利语:Gruppo dell'azoto

　　日语:第15族元素

　　荷兰语:Stikstofgroep

　　德语:Gruppe 15

　　塞尔维亚语:15. група хемијских елемената

　　瑞典语:Kvävegruppen

　　泰国语:พีนิคโตเจน

　　越南语:Nhóm nitơ